海洋生物污损的防治方法及研究进展

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海洋生物污损的防治方法及研究进展

黄运涛 彭乔

（大连理工大学 大连１１６０１２）

摘 要： 本文论述了海洋污损生物的危害，对防治海洋生物污损的方法进行分类，介绍了各种防污方法的原理和最新研究进展。

关键词： 海洋污损生物 防污，生物污损

The Prevention Method and Research Development of Marine Fouling

Ｈｕａｎｇ　Ｙｕｎｔａｏ Ｐｅｎｇ　Ｑｉａｏ

（Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ　１１６０１２）

　Abstract:　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｗｅ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｈａｒｍ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｍａｒｉｎｅ　ｆｏｕｌｉｎｇ　ｏｒｇａｎｉｓｍｓ　ａｎｄ　ｃｌａｓｓｉｆｙ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ．Ｗｅａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ．

Keywords: ｍａｒｉｎｅ　ｆｏｕｌｉｎｇ　ｏｒｇａｎｉｓｍｓ；ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ；ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ

１ 前言

自从人类从事海洋活动以来，海水的腐蚀问题和海洋生物的污损问题就成为限制人们对海洋资源开发利用的两个主要问题。尤其是近年来，随着航运、海防、水产养殖以及海滨电厂等的发展，海洋生物的污损所带来的危害越来越严重，因此海洋生物的污损问题也越来越受到人们的重视。

２ 海洋生物污损及其危害

海洋污损生物，是指附着在海洋人工设施上、并对人类的经济活动带来巨大损失的海洋生物，包括海洋微生物、海洋植物和海洋动物。海洋污损生物所造成的危害称为海洋生物污损。对海洋生物污损的防除

称为防污［１，２］。

中国沿海已记录６１４种海洋污损生物，主要的类群是藻类、水螅、外肛动物、龙介虫，藤壶和海

鞘等［２，１１］。污损生物的种类和污损的影响程度随

海域、海水深度、温度和使用海水的设施的不同而不同。

海洋生物污损的危害可以归纳为三大类：

［２，７，１０，１１］

（１）加速了金属的腐蚀。污损生物在钢板上附着，由于硫酸盐还原细菌、铁细菌的作用，使金属的腐蚀加剧；一些污损生物会破坏金属表面的涂层，使金属裸露而导致金属的腐蚀；有石灰外壳的污损生物覆盖在金属表面，改变了金属表面的局部供氧，形成氧浓差电池而加速腐蚀；一些藻类由于光合作用产生氧气，增加水中的溶解氧的浓度，从而加速金属的腐蚀。

（２）影响设施的正常使用。对船舶来说，污损生物的附着增加了行进的阻力，使航行速度下降，油耗增加；对海水输送管道和冷却设施来说，污损生物的附着会造成管道的阻塞、换热效率降低；同时污损生物的附着可以造成海中的仪表及转动机构失灵，影响声学仪器、浮标、网具、阀门等设施的正常使用。

（３）影响水产养殖业的产量和质量。污损生物的附着影响牡蛎等养殖贝类的正常生长，使其产量下降。而污损生物在藻类表面的附着，影响了藻类养殖产品质量。

３ 海洋生物污损的防治方法及研究进展

海洋生物污损的防治方法多种多样， 目前国内尚无统一的分类标准。在这里，我们按防污技术所采用的原理，将其分为物理防污法、化学防污法和生物防污法。

３．１ 物理防污法

物理防污法是指采用物理手段如提高流速、过滤、超声波等来达到防污的目的。物理防污法主要有人工或机械清除法、过滤法、加热法等。

人工或机械清除法：主要用于对已经附着污损生物的设施进行人工或机械清除。这种方法是应用最早的防污方法，也是发展比较成熟的方法， 目前已有各种用于清理管道、设备内污垢的机械用于实际生产中。这种方法的主要缺点是不能预防污损的发生，只能在污损发生后进行清理。

过滤法：利用土壤、砂砾等对海水进行过滤，滤

全　面　腐　蚀　控　制

TOTAL C ORROS ION CONT ROL 第１８卷第１期２００４年２月

Ｖｏｌ．１８ Ｎｏ．１Ｆｅｂ． ２００４

除污损生物的卵、幼虫和孢子等。过滤法一般和别的防污方法联合使用，作为对海水的初级处理。

加热法：向附着了污损生物的海水系统中通入热水，用热水杀死污损生物，然后用大量海水清除残骸。

此外还有超声波法，利用电子装置产生超声波来破坏污损生物的生存环境。紫外线防污法，利用紫外光杀死污损生物，从而达到防污的效果。［３］

物理防污的方法中， 目前最先进的是低表面能涂料防污法。这种防污涂料的主要材料有氟聚合物和以二甲基硅氧烷（ＰＤＭＳ）为基料的硅树脂材料两种。利用这类材料的表面自由能低、污损生物难以附着的特性，从而达到防污的目的。这种防污涂料的最大优点是其环保无毒，不含生物杀生剂，它代表了新型防污技术的发展方向。低表面能涂料在船舶上已有超过６０个月的运行纪录。［４，１３］

３．２ 化学防污法

化学防污法是指采用化学物质对海洋污损生物进行毒杀，阻止其附着。化学防污法是目前使用最广的方法。根据化学物质的加入方式，又可以将化学防污法分为直接加入法、电解法和化学防污涂料法。

３．２．１ 直接加入法

直接将一些有防污效果的化学物质加入到海水中，抑制或者杀死海洋污损生物。一般加入的化学物质有液氯、次氯酸钠溶液、二氧化氯和臭氧等。由于液氯在贮存、运输和使用中存在安全问题和环境问题，而次氯酸钠溶液贮存时间短易分解，故目前加入液氯或次氯酸钠溶液的方法正在逐渐被其它方法所取代。

加入臭氧的方法是一种比较新颖的防污方法。目前国内已有相关的研究报道。与加入氯相比，臭氧具有更强更广谱的杀生作用，而且杀生速度快无污染。臭氧防污技术有着良好的发展前景，但这项技术还有待于进一步完善。［３，５］

３．２．２ 电解法

电解法是利用电化学的原理，通过电解生成化学物质抑制或杀死海洋污损生物。电解法又可以分为海水直接电解法和电解重金属法。

（１）海水直接电解法：一般采用钌钛阳极，直接以海水为电解液进行电解，在阳极产生氯气，氯气与海水反应生成次氯酸盐，利用生成的氯和次氯酸盐来杀死海洋污损生物。其主要反应式为：

阳极：２Ｃ１－ Ｃ１２＋２ｅ

阴极：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ Ｈ２＋２ＯＨ－

溶液：Ｃ１２＋Ｈ２Ｏ ＨＣＩＯ＋Ｃｌ－＋Ｈ＋

总反应：Ｃｌ－＋Ｈ２Ｏ ＣｌＯ－＋Ｈ２

和直接加入氯或次氯酸钠溶液防污法相比，海水直接电解法具有安全可靠、使用方便、经济环保的特点，将会成为防污技术发展的主流。目前海水直接电解法已经广泛地应用在冷却水系统和海水输送管道的防污上。 国内主要引进的海水直接电解装置有美国　Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ公司的Ｃｈｌｏｐａｃ管式双极式电解装置、美国Ｅｘｃｅｌｔｅｃ公司生产的Ｓａｎｉｌｅｃ电解装置、意大利Ｄｅ　Ｎｏｒａ公司生产的Ｓｅａｃｌｏｒ复极式电解装置、日本Ｄａｉｋｉ公司生产的　Ｈｙｃｈｌｏｒａｔｏｒ单极式电解装置等；国内也有一些厂家生产海水直接电解的装置。国内外对海水直接电解防污的研究很多，主要集中在开发长寿命、低电耗、高电流效率的阳极上，如含铱、钯、钽等贵金属涂层的阳极。［３，６，７，ｌｌ］

海水直接电解法的最新研究成果是电解涂层的方法。该方法将电解技术与涂层技术结合，在金属的外层涂刷绝缘涂层，然后涂上一层导电涂料，以导电涂料为阳极电解海水，通过在阳极产生氯气和次氯酸盐达到防污的目的。

（２）电解重金属法：以重金属（主要是铜）作为阳极在海水中电解，重金属溶解生成重金属离子，利用重金属离子的毒性来杀死海洋污损生物。这种方法主要用于各种舰船和海洋平台的防污。目前电解重金属防污技术主要有电解铜铝防污技术和电解氯铜防污技术。电解铜铝技术是以铜和铝作为阳极，生成的铜离子作为杀生剂，生成的铝离子形成絮状物作为铜离子的载体，粘附在海生物易附着的地方，起到防污的效果。电解氯铜技术是采用析氯活性阳极和铜阳极，电解时生成铜离子和次氯酸盐，两种有毒物质共同作用达到防污的目的。

电解重金属法投资省、运行费用低、安装简单，但它所带来的环境污染以及重金属的消耗制约了这项技术的发展。

３．２．３ 化学防污涂料法［３，８，９，１３，１４］

化学防污涂料法是指在接触海水的表面涂上涂料，涂料中含有化学毒性物质，在海水中这些毒性物质缓慢均匀地释放出来，抑制海洋污损生物的附着和生长。化学防污涂料可以分为溶解型防污涂料和不溶型防污涂料。

溶解型防污涂料：是指涂料中的基料在海水中溶解，涂料中的毒性物质随着基料的溶解而释放出

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来，以此达到防污的效果。常用的涂料一般用松香为基料，毒性物质为氧化亚铜或有机锡。有一种被称作“自抛光型”的防污涂料，其主要成分为有机锡和丙烯酸的共聚体，当这种涂料浸入海水中后，毒性物质有机锡缓慢地水解渗出，同时树脂也缓慢溶解并在水流作用下被冲刷掉，使表面保持光滑。这种涂料其实也是溶解型涂料的一种。

不溶型防污涂料：是指涂料中的基料在海水中不溶解，而毒性物质在海水中溶解释放出来阻止污损生物的附着。这类涂料的基料常采用乙烯、氯化橡胶、丙烯酸酯等合成树脂。

防污涂料技术在海洋污损生物的防治上取得很好的效果，并得到广泛的应用。但是，由于它所用的毒性物质（主要是有机锡）对环境污染很大，随着人们环保意识的不断增强，禁用有机锡的呼声越来越高。因此开发环保、低毒或无毒的新型防污涂料是今后防污涂料法发展的方向。

３．３ 生物防污法［９，１２，１４，１５］

生物防污法是指采用生物活性物质作为防污剂来防止海洋污损生物的污损。具有防污作用的生物活性物质包括有机酸、无机酸、内酯、萜类、酚类、甾醇类和吲哚类等天然化合物。一些海洋生物如红藻、珊瑚、海棉等，生活在海中却很少受到污损，人们从这些生物中提取出活性物质用来防止海洋生物的污损，并取得很好的效果。生物防污的作用机理十分复杂，有抑制附着、抑制变态、干扰神经传导（可恢复性麻醉、神经传导）和驱避作用等等。

目前生物防污法尚处于实验研究阶段，距实际应用还有一定的距离。存在的主要问题是活性物质在海水中很快就释放出去，使用寿命短。未来发展的重点是开发具有缓释作用的生物防污技术，使这项技术尽快用于生产实践中。

４ 海洋生物污损防治的发展前景

随着人们对海洋资源开发的进一步发展，海洋

生物污损所造成的损失将越来越严重，防止海洋生物污损的研究有着广阔的发展前景。研究开发具有环保、广谱高效、长寿命的防污技术是未来的主要研究方向。

参考文献

１．刘锡兴，尹学明，马江虎，《中国海洋污损苔虫生物学》，科学

山版社

２．黄宗国，蔡如星，《海洋污损生物及其防除》，海洋出版社３．梁成浩，顾谦农，吴青镐，电解海水防污处理技术，《东海海洋》，１９９７，５（１），５９－６５

４．方海波，任卫东，低表面能防污未来无毒防污漆的发展方向，《中国化工报》，２００２．９．２４

５．王丙玲，边洪村等，海水消毒净化技术开发与应用，《海岸工程》，２００１，２０（３），６５－６８

６．潘会波，我国钛阳极开发应用现状及水平，《稀有金属材料与工程》，１９９９，２８（６），９－１２

７．李长彦，张桂芳，付洪田，电解海水防污技术的发展及应用，《材料开发与应用》，１９９６，１１（２），３８－４３８．汤理平，海船无公害防污技术探讨，《交通部上海船舶运输科学研究所学报》，１９９５，１８（１），２５－３１

９．赵晓燕，海洋天然产物防污研究进展，《材料开发与应用》，２００１，１６（４），３４－３７１０．侯纯扬，武杰等，海水直流冷却水系统金属腐蚀污损生物附着及其对策，海洋技术，２００２，２１（４），４１－４５１１．逯艳英，吴建华等，海洋生物污损的防治，《腐蚀与防护》，２００１，２２（１２），５３０－５３４

１２．Ｊ　Ｇｒａｎｔ　Ｂｕｒｇｅｓｓ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｒｉｎｅｎａｔｕｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ－ｂａｓｅｄ　ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ　ｐａｉｎｔ， Ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ，２００３Ｖｏｌ－ｌ９（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ），ＰＰ１９７－２０５１３．Ｓｏｒｅｎ　Ｈｉｉｌ，ｅｔ　ａ１．Ｓｅａｗａｔｅｒ－ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｉｇｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｕｓｅ　ｉｎ　ｓｅｌｆ－ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇｐａｉｎｔｓ：ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄ　ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ　ｔｏｏｌ，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｏａｔｉｎｇｓ，４５（２００２），４２３－４３４１４．Ｂｕｒｋａｒｄ　Ｗａｔｅｒｍａｎｎ，Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ　Ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ　ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＰｒｅｓｅｎｔ　ａｎｄ　Ｆｕｔｕｒｅ，ｗｗｗ．１ｉｍｎｏｍａｒ．ｄｅ／ｄｏｗｎｌｏａｄ／ＤＨＺ－ＧＪＨ－１９９７．ｐｄｆ１５．Ｈａｎｓ－Ｃｕｒｔ，ｅｔ　ａ１．Ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ　ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ——ａ　ｓｈｏｒｔ　ｒｅｖｉｅｗ，Ｗａｔ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．５－６，ｐｐ　５１７－５２４，１９９６

协会开户银行更名：

户 名：中国化工防腐蚀技术协会

账 号：０２００００４２０９０８９１１１７５２

开户银行：

中国工商银行北京和平里支行营业室